Signal/Spannungsfilterung mit verschiedenen Kondensatoren

David schrieb:

Wenn man einen 100µF Kondensator mit einem 1 nF parallel schaltet, dann fällt doch der kleinere C rechnerisch gar nicht ins Gewicht; warum ist er trotzdem entscheidend für die Filterung ?

Es geht in diesem Fall nicht um die Kapazität, sondern um den Einfluß parasitärer Größen. Zum Beispiel hat ein 100µF Elko idR. einen viel größeren ESR als ein Kerko. Ähnlich sieht es bei Resonanzen aus. Räumlich große Kondensatoren haben niedrigere Resonanzfrequenzen als kleinere. Deswegen kann ein 1nF in SMD-Bauform 402 parallel zu einem Becherelko 100µF durchaus einen Sinn ergeben.

Ein realer Kondensator hat noch andere Eigenschaften als die Kapazität.

Diese parasitären Eigenschaften bedingen diese Parallelschaltung.

z.B. ESR und Eigenresonanzen.

Salopp gesagt, der Elko filtert die niederfrequenten Anteile, der Kerko die höherfrequenten Anteile.

David schrieb:

Wie lässt sich der Nutzen unterschiedlicher Kondensatoren erklären, wenn doch elektrotechnisch nur die Summe der Werte eine Rolle spielt.

Tut sie eben nicht. Das ist nur eine Idealisierung in der Elektrotechnik, die die Eigenschaften realer Bauelemente nicht berücksichtigt. https://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/knowhow/12to14.ashx

in einem Snubber der einen Schaltkontakt für eine Relaisspule überbrückt, sammelt der große Elko den nachlaufenden Strom aus der Spule, während der kleine Kondensator die hochfrequente Schaltspitze, die eine sehr hohe induktionsspannung aufbauen würde, durchläßt, weshalb die Spannung am Schaltkontakt klein bleibt und auch Funken untedrückt. So ungefähr meine ich mich zu Erinnern.

David schrieb:

Elektrotechnisch betrachtet ergibt sich doch dann die Gesamtkapazität aus der Summe der Einzelkapazitäten

Wenn Du mit elektrotechnisch betrachtet meinst, daß Du von idealen Bauelementen ausgehst, dann ist das korrekt. Aber reale Kondensatoren sind nun mal keine reinen Kapazitäten, die haben Anschlußdrähte, die selbstverständlich sowohl einen ohmschen Widerstand, als auch wie jeder Draht eine Induktivität haben, usw.

In einem vernünftigen Datenblatt eines Kondensator (ja auch dafür gibts Datenblätter, sogar für Widerstände) findet man entsprechend Angaben zu ESR (equivalent series resistance) und ESL (eq. series inductance), wobei selbst diese Werte genaugenommen nur Modellparameter eines immer noch vereinfachenden Modells sind.

Für die Praxis mit Kondensatoren reicht aber auch schon die ganz simple Modellvorstellung, je größer (Bauform wie auch Kapazität) desto behäbiger bzw. je kleiner desto flinker können sie z.B. auf eine Stromspitze reagieren; aber die kleinen schaffen dabei eben nur den ersten Teil der Spitze, bis die größeren mal in die Gänge kommen.

Ich habe mal bei einem Seminar zur Beschaltung von FPGAs etwas Anderes erfahren. FPGAs haben viele Anschlüsse für Versorgungsspannungen, und es geht nur um Abblockkondensatoren im nF-Bereich, nichts mit µF.

Jeder Kondensator hat eine Eigeninduktivität und damit eine serielle Resonanzstelle. Das ist allgemein bekannt. Schaltet man viele gleiche Kondensatoren parallel, hat man immer noch dieselbe Resonanzfrequenz. Wenn die dann durch das FPGA angeregt wird, gibt's ordentlich EMV-Probleme bei eben dieser Frequenz. Also gab oder gibt es bei Altera und wahrscheinlich auch anderswo die dringende Empfehlung, unterschiedliche Kondensatoren einzusetzen. Im Seminar wurde mit 100n, 10n und 1n und deren Resonanzverhalten durchgerechnet, welches die beste Verteilung der Abblock-Kondensatoren ist.

Moin,

Hier weiterfuehrende Literatur:

Beitrag "Re: Die Sache mit den Stützkondensatoren - Verschiedene verwenden?"

Gruss WK